CN114991525A - 一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法，属于建筑领域。本发明的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法，包括楼板、梁、柱、楼板角部脱离装置本体、预警信号的开启控制装置、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置。本发明解决了现有多高层建筑在大震作用下由于结构的竖向传力体系遭到破坏和中断，出现较严重的损伤甚至倒塌的问题，通过在已经建成的结构的梁柱核心区的楼板角部设置成可脱离的装置，在地震发生时，楼板角部发生脱离，这消除了楼板对梁的约束和加强作用，从而确保梁先破坏，保证建筑结构竖向传力体系的完整性，确保建筑内人员的安全和设施的正常使用。

Description

一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别涉及一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法。
背景技术
中国地处两条主要的地震带——欧亚地震带和环太平洋地震带之间，是世界上遭受到地震危害最为严重的国家之一。历史上，在长江三角洲和珠江三角洲曾经多次发生6级以上的强震，在京津环渤海地区，近300年来，平均每44年就发生一次7级以上的大地震。随着城市化进程的加快，大量的国民财富快速的向城市及城市群地区集中。而我国三分之一以上的已建或拟建的城市群位于可能会发生7级以上大地震的地区。而我国城市中占绝大多数的建筑是钢筋混凝土多层和高层建筑，这些建筑具有广泛的使用功能，而建筑的破坏而引起的经济损失和人员伤亡将对国家安全和社会稳定造成巨大的冲击。地震是由于地壳岩层处于复杂的应力状态中，随着地壳的不断变化，地应力的作用超过某处岩层的极限强度时，岩层就会发生突然的断裂和错动，从而引起震动，并以弹性波的形式传到地表，引起地表附近的具有一定质量的物体产生惯性力，当物体本身具有的抵抗这种惯性作用的抗震能力不足时，物体发生破坏。我国历次地震震害均表明：按照以往和现行规范设计的钢筋混凝土为主的多高层建筑在大震作用下往往会出现较严重的损伤，甚至发生倒塌，而倒塌的原因是由于结构的竖向传力体系遭到破坏和中断，导致在水平向和竖向地震作用下结构发生倒塌，而这种竖向传力体系的中断往往是由于在地震作用下楼板对梁具有加强作用，导致柱率先发生破坏，造成了严重的后果，因此在结构的设计或者是通过一定的技术创新确保地震作用下梁首先发生破坏，保证“强柱弱梁”的实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法，在已经建成的结构的梁柱核心区的楼板角部设置成可脱离的装置，由于平时工作时，楼板角部需要正常的传力，因此设计了可传力的构造措施，在地震发生时，楼板角部发生脱离，这消除了楼板对梁的约束和加强作用，从而确保梁先破坏，保证建筑结构竖向传力体系的完整性，确保建筑内人员的安全和设施的正常使用，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，包括楼板、梁、柱、楼板角部脱离装置本体、预警信号的开启控制装置、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，所述楼板的中心位置处设置有柱，且柱的两端均延伸至楼板的外部，所述楼板的底部固定设置有四个梁，且四个梁均位于柱的外壁上，所述楼板角部脱离装置本体设置在楼板的内部，且楼板角部脱离装置本体设置有四组，所述楼板角部脱离装置本体包括预警信号的开启控制装置、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，所述外侧连接装置设置有两个，所述预应力控制装置设置有两个。
进一步地，所述底部滑动装置包括底部橡胶盖板、底部固定钢板、底板、底部滑动钢板、底部限位板和下部伸缩弹簧，所述底部橡胶盖板与底部滑动钢板之间抵接，所述底板与底部固定钢板之间连接，所述底部滑动钢板与底部限位板之间连接，所述底部限位板与下部伸缩弹簧连接，且下部伸缩弹簧至少设置有三组。
进一步地，所述外侧连接装置包括外侧上部连接板、外侧下部连接板、钢筋定位孔和定位钢管，所述外侧上部连接板的一端与定位钢管连接，所述外侧上部连接板的另一端与外侧下部连接板连接，所述外侧下部连接板与底部固定钢板连接，所述外侧上部连接板和外侧下部连接板之间设置有两个钢筋定位孔。
进一步地，所述内部支承装置包括两个内侧上部连接板、两个内侧下部连接板和钢筋，两个所述内侧上部连接板的一端均通过钢筋与楼板固定连接，两个所述内侧上部连接板的另一端均与内侧下部连接板连接，两个所述内侧下部连接板与底部固定钢板连接。
进一步地，所述预应力控制装置包括螺纹杆、螺母、内螺纹管、固定管、内部固定板、插销控制装置和插销，所述螺纹杆的一端设置在定位钢管内部，所述螺纹杆的另一端与内螺纹管螺纹连接，所述内螺纹管设置在固定管的内部，所述插销控制装置与内部固定板连接，所述插销控制装置的内部设置有插销，所述插销贯穿固定管和内螺纹管并与螺纹杆连接，所述内部固定板的下方设置有钢筋，所述预警信号的开启控制装置设置在内部固定板内壁的一侧。
进一步地，所述顶部滑动装置包括顶部橡胶盖板、顶板、顶部固定钢板、顶部滑动钢板、顶部限位板和上部伸缩弹簧，所述顶部橡胶盖板与顶部滑动钢板之间抵接，所述顶板与顶部固定钢板之间连接，所述顶部滑动钢板与顶部限位板之间连接，所述顶部限位板与上部伸缩弹簧连接，且上部伸缩弹簧至少设置有三组。
本发明提供另一种技术方案：一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置的加固方法，包括如下步骤：
步骤一：根据楼板在各种组合荷载作用下受力分析，获得楼板角部脱离装置承受的水平力；
步骤二：将这一水平力通过螺母拧动螺纹杆施加，从而保证在非地震作用下楼板角部脱离装置参与结构的整体受力；
步骤三：地震发生后，基于地震预警信号的开启控制装置能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号(包括地震引起的加速度、速度和位移)并判断地震幅值达到一定程度后，发出电流给插销控制装置，从而确保将插销从螺纹杆中拔出从而保证螺纹杆能够沿固定管自由滑动；
步骤四：通过螺母拧动螺纹杆施加需要的预应力，从而使得楼板角部脱离装置重新与楼板、梁和柱的核心区连接，保证在静力、风荷载等荷载作用下的受力性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明提出的保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法，解决了钢筋混凝土结构在包括风、雪和自重荷载作用下梁柱节点中楼板能够全截面工作，基于地震预警信号的开启控制装置能够通过互联网收到地震预警信号并判断地震幅值达到一定程度后，传递信号给电磁插销系统从而确保将插销从螺纹杆中拔出从而保证螺纹杆能够沿固定管自由滑动，螺纹杆将转变为不受力状态，实现楼板角部脱离装置退出工作，保证地震作用下强柱弱梁功能的实现，最大限度的实现被保护结构竖向承载系统的完整性，从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性，地震发生前或者发生后，可以通过计算获得螺纹杆需要施加的预应力，通过螺母拧动螺纹杆施加需要的预应力，从而使得楼板角部脱离装置重新与楼板、梁、柱的核心区连接，保证在静力、风荷载等荷载作用下的受力性能。
附图说明
图1为本发明的整体仰视轴测图；
图2为本发明的整体仰视图；
图3为本发明的整体俯视图；
图4为本发明的整体俯视轴测图；
图5为本发明的整体正视图；
图6为本发明的楼板角部脱离装置俯视轴侧图；
图7为本发明的楼板角部脱离装置俯视图；
图8为本发明的楼板角部脱离装置正视图；
图9为本发明的楼板角部脱离装置内部结构轴测图；
图10为本发明的楼板角部脱离装置内部结构俯视图；
图11为本发明的预警信号的开启控制装置结构示意图；
图12为本发明的插销结构示意图；
图13为本发明的预警信号的开启控制装置电路原理示意图。
图中：1、楼板；2、梁；3、柱；4、底部橡胶盖板；6、顶部橡胶盖板；7、顶板；8、顶部固定钢板；9、顶部滑动钢板；10、顶部限位板；11、底部固定钢板；12、底板；13、底部滑动钢板；14、底部限位板；15、外侧上部连接板；16、外侧下部连接板；17、钢筋定位孔；18、内部固定板；19、插销控制装置；20、上部伸缩弹簧；21、下部伸缩弹簧；22、定位钢管；23、螺纹杆；24、螺母；25、内螺纹管；26、内侧上部连接板；27、内侧下部连接板；28、固定管；29、钢筋；30、预警信号的开启控制装置；31、插销。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图13，一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，包括楼板1、梁2、柱3、楼板角部脱离装置本体、预警信号的开启控制装置30、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，楼板1的中心位置处设置有柱3，且柱3的两端均延伸至楼板1的外部，楼板1的底部固定设置有四个梁2，且四个梁2均位于柱3的外壁上，楼板角部脱离装置本体设置在楼板1的内部，且楼板角部脱离装置本体设置有四组，楼板角部脱离装置本体包括预警信号的开启控制装置30、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，外侧连接装置设置有两个，预应力控制装置设置有两个。
在上述方案中，楼板角部脱离装置位于楼板1、梁2、柱3的核心区，基于地震预警信号的开启控制装置30能够通过互联网收到地震预警信号并判断地震幅值达到一定程度后，控制预应力控制装置实现预应力的解除。
顶部滑动装置包括顶部橡胶盖板6、顶板7、顶部固定钢板8、顶部滑动钢板9、顶部限位板10和上部伸缩弹簧20，顶部橡胶盖板6与顶部滑动钢板9之间抵接，顶板7与顶部固定钢板8之间连接，顶部滑动钢板9与顶部限位板10之间连接，顶部限位板10与上部伸缩弹簧20连接，且上部伸缩弹簧20至少设置有三组。
在上述方案中，楼板角部脱离装置在地震发生后退出工作从而使得顶部滑动钢板9能够变幅度的压缩上部伸缩弹簧20，顶部滑动钢板9能在顶板7和顶部固定钢板8组成的有限空间内实现有一定距离的滑动，通过顶部限位板10限制顶部滑动钢板9的过大滑动变形。
底部滑动装置包括底部橡胶盖板4、底部固定钢板11、底板12、底部滑动钢板13、底部限位板14和下部伸缩弹簧21，底部橡胶盖板4与底部滑动钢板13之间抵接，底板12与底部固定钢板11之间连接，底部滑动钢板13与底部限位板14之间连接，底部限位板14与下部伸缩弹簧21连接，且下部伸缩弹簧21至少设置有三组。
在上述方案中，楼板角部脱离装置在地震发生后退出工作从而使得的底部滑动钢板13能够变幅度的压缩下部伸缩弹簧21，底部滑动钢板13能在底板12和底部固定钢板11组成的有限空间内实现有一定距离的滑动，通过底部限位板14限制底部滑动钢板13的过大滑动变形。
外侧连接装置包括外侧上部连接板15、外侧下部连接板16、钢筋定位孔17和定位钢管22，外侧上部连接板15的一端与定位钢管22连接，外侧上部连接板15的另一端与外侧下部连接板16连接，外侧下部连接板16与底部固定钢板11连接，外侧上部连接板15和外侧下部连接板16之间设置有两个钢筋定位孔17。
内部支承装置包括两个内侧上部连接板26、两个内侧下部连接板27和钢筋29，两个内侧上部连接板26的一端均通过钢筋29与楼板1固定连接，两个内侧上部连接板26的另一端均与内侧下部连接板27连接，两个内侧下部连接板27与底部固定钢板11连接。
预应力控制装置包括螺纹杆23、螺母24、内螺纹管25、固定管28、内部固定板18、插销控制装置19和插销31，螺纹杆23的一端设置在定位钢管22内部，螺纹杆23的另一端与内螺纹管25螺纹连接，内螺纹管25设置在固定管28的内部，插销控制装置19与内部固定板18连接，插销控制装置19的内部设置有插销31，插销31贯穿固定管28和内螺纹管25并与螺纹杆23连接，内部固定板18的下方设置有钢筋29，预警信号的开启控制装置30设置在内部固定板18内壁的一侧。
在上述方案中，插销控制装置19根据基于地震预警信号的开启控制装置30发出的信号将插销31从螺纹杆23中拔出从而保证螺纹杆23能够沿固定管28自由滑动，实现楼板角部脱离装置退出工作，保证地震作用下强柱弱梁功能的实现，最大限度的实现被保护结构竖向承载系统的完整性，从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性。
为了更好的展现能够实现保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置的过程，本实施例提出一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置的加固方法，包括如下步骤：
步骤一：根据楼板1在各种组合荷载作用下受力分析，获得楼板角部脱离装置承受的水平力；
步骤二：将这一水平力通过螺母24拧动螺纹杆23施加，从而保证在非地震作用下楼板角部脱离装置参与结构的整体受力；
步骤三：地震发生后，基于地震预警信号的开启控制装置30能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号包括地震引起的加速度、速度和位移并判断地震幅值达到一定程度后，发出电流给插销控制装置19，从而确保将插销31从螺纹杆23中拔出从而保证螺纹杆23能够沿固定管28自由滑动；
步骤四：通过螺母24拧动螺纹杆23施加需要的预应力，从而使得楼板角部脱离装置重新与楼板1、梁2和柱3的核心区连接，保证在静力、风荷载等荷载作用下的受力性能。
综上所述：本发明提出的保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置及加固方法，基于地震预警信号的开启控制装置30能够通过互联网收到地震预警信号现场测得的地面运动信号(包括地震引起的加速度、速度和位移)，并判断地震幅值达到一定程度后，发出电流给插销控制装置19从而确保将插销31从螺纹杆23中拔出从而保证螺纹杆23能够沿固定管28自由滑动，螺纹杆23将转变为不受力状态，实现楼板角部脱离装置退出工作，保证地震作用下强柱弱梁功能的实现，最大限度的实现被保护结构竖向承载系统的完整性，从而保护位于结构内部的人员的生命安全及内部设施的功能完整性，地震发生后，可以通过重新计算获得螺纹杆23需要施加的预应力，通过螺母24拧动螺纹杆23施加需要的预应力，从而使得楼板角部脱离装置重新与楼板1、梁2、柱3的核心区连接，保证在静力、风荷载等荷载作用下的受力性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，包括楼板(1)、梁(2)、柱(3)、楼板角部脱离装置本体、预警信号的开启控制装置(30)、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，其特征在于：所述楼板(1)的中心位置处设置有柱(3)，且柱(3)的两端均延伸至楼板(1)的外部，所述楼板(1)的底部固定设置有四个梁(2)，且四个梁(2)均位于柱(3)的外壁上，所述楼板角部脱离装置本体设置在楼板(1)的内部，且楼板角部脱离装置本体设置有四组，所述楼板角部脱离装置本体包括预警信号的开启控制装置(30)、顶部滑动装置、底部滑动装置、外侧连接装置、内部支承装置和预应力控制装置，所述外侧连接装置设置有两个，所述预应力控制装置设置有两个。
2.根据权利要求1所述的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，其特征在于：所述底部滑动装置包括底部橡胶盖板(4)、底部固定钢板(11)、底板(12)、底部滑动钢板(13)、底部限位板(14)和下部伸缩弹簧(21)，所述底部橡胶盖板(4)与底部滑动钢板(13)之间抵接，所述底板(12)与底部固定钢板(11)之间连接，所述底部滑动钢板(13)与底部限位板(14)之间连接，所述底部限位板(14)与下部伸缩弹簧(21)连接，且下部伸缩弹簧(21)至少设置有三组。
3.根据权利要求1所述的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，其特征在于：所述外侧连接装置包括外侧上部连接板(15)、外侧下部连接板(16)、钢筋定位孔(17)和定位钢管(22)，所述外侧上部连接板(15)的一端与定位钢管(22)连接，所述外侧上部连接板(15)的另一端与外侧下部连接板(16)连接，所述外侧下部连接板(16)与底部固定钢板(11)连接，所述外侧上部连接板(15)和外侧下部连接板(16)之间设置有两个钢筋定位孔(17)。
4.根据权利要求1所述的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，其特征在于：所述内部支承装置包括两个内侧上部连接板(26)、两个内侧下部连接板(27)和钢筋(29)，两个所述内侧上部连接板(26)的一端均通过钢筋(29)与楼板(1)固定连接，两个所述内侧上部连接板(26)的另一端均与内侧下部连接板(27)连接，两个所述内侧下部连接板(27)与底部固定钢板(11)连接。
5.根据权利要求1所述的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，其特征在于：所述预应力控制装置包括螺纹杆(23)、螺母(24)、内螺纹管(25)、固定管(28)、内部固定板(18)、插销控制装置(19)和插销(31)，所述螺纹杆(23)的一端设置在定位钢管(22)内部，所述螺纹杆(23)的另一端与内螺纹管(25)螺纹连接，所述内螺纹管(25)设置在固定管(28)的内部，所述插销控制装置(19)与内部固定板(18)连接，所述插销控制装置(19)的内部设置有插销(31)，所述插销(31)贯穿固定管(28)和内螺纹管(25)并与螺纹杆(23)连接，所述内部固定板(18)的下方设置有钢筋(29)，所述预警信号的开启控制装置(30)设置在内部固定板(18)内壁的一侧。
6.根据权利要求1所述的一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置，其特征在于：所述顶部滑动装置包括顶部橡胶盖板(6)、顶板(7)、顶部固定钢板(8)、顶部滑动钢板(9)、顶部限位板(10)和上部伸缩弹簧(20)，所述顶部橡胶盖板(6)与顶部滑动钢板(9)之间抵接，所述顶板(7)与顶部固定钢板(8)之间连接，所述顶部滑动钢板(9)与顶部限位板(10)之间连接，所述顶部限位板(10)与上部伸缩弹簧(20)连接，且上部伸缩弹簧(20)至少设置有三组。
7.基于权利要求1-6任意一项所述一种保障强柱弱梁功能的楼板角部脱离装置的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据楼板(1)在各种组合荷载作用下受力分析，获得楼板角部脱离装置承受的水平力；
步骤二：将这一水平力通过螺母(24)拧动螺纹杆(23)施加，从而保证在非地震作用下楼板角部脱离装置参与结构的整体受力；
步骤三：地震发生后，基于地震预警信号的开启控制装置(30)能够通过互联网收到地震预警信号或者现场测得的地面运动信号(包括地震引起的加速度、速度和位移)并判断地震幅值达到一定程度后，发出电流给插销控制装置(19)，从而确保将插销(31)从螺纹杆(23)中拔出从而保证螺纹杆(23)能够沿固定管(28)自由滑动；
步骤四：通过螺母(24)拧动螺纹杆(23)施加需要的预应力，从而使得楼板角部脱离装置重新与楼板(1)、梁(2)和柱(3)的核心区连接，保证在静力、风荷载等荷载作用下的受力性能。
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